JPS6345467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、真空中で基板の表面処理を行うた
めの真空処理装置に関するものである。

（従来の技術） この種の真空処理装置としてプラズマを用いた
表面処理装置が周知であり、とりわけ半導体素子
製造工程では、対応性ガスプラズマを利用したド
ライエツチング装置が広く普及している。

これらのドライエツチング装置としては第３図
から第５図に示すものがよく使用されている。

第３図に示す装置は、基板の着脱時に処理室１
を毎回大気にさらし、基板１８と装着した後、真
空処理を行うバツチ処理形式の装置である。

第４図に示す装置は、処理室１にバルブ５１ｂ
を介して予備真空室２ａを設け、大気中に配置さ
れた基板ホルダ３から基板１８を一枚づつバルブ
５１ａを開いて予備真空室２ａに導き、さらにこ
の予備真空室２ａからバルブ５１ｂを介して処理
室１に搬送し、この処理室１で所期の基板処理を
した後、さらにバルブ５１ｃおよび他の真空予備
室２ｂを通し、バルブ５１ｄを開いて再び大気中
に取り出すもので、いわゆる真空気密機構を有す
る処理装置である。

第５図に示す装置は、基板１８が収納されてい
る基板ホルダ３ごと大容積の予備真空室２ａに導
入し、基板を処理室１と該予備真空室２ａとの間
に設置された基板搬送室４を介して処理室１に搬
送し、この処理室１で基板を処理した後、再び基
板搬送室４を通つて他の基板ホルダ３が用意され
た大容積の予備真空室２ｂに基板を回収し、その
後この回収した基板を大気中に取り出す処理形態
の装置である。なお、図中において、５１ｅ乃至
５１ｉはバルブを示している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この種の各装置において、前記
第３図に示す装置では、処理室１内に基板を出入
する際にこの処理室１内に大気が入り込んで、処
理室１の内壁に大気中のH₂Oなどが吸着し、再
度処理室１を真空に保持し、基板処理を行う段階
で、この吸着ガス（特にH₂O）が放出され、エ
ツチング性能の再現性が著しく阻害されるという
問題がある。

次に、前記第４図に示す装置においては、基板
を処理室１に出入する際には予備真空室２ａおよ
び同２ｂを介して行われるので、処理室１への大
気の進入は前記第３図の装置に較べかなり防止で
きる。しかし、短時間、例えば２〜３分間以内で
処理室１における基板の真空処理と処理基板の取
り出しおよび未処理基板の導入との繰返しサイク
ルを実施する場合には、基板１８の入口と出口が
別々に設けられている等のため処理室１の気密が
十分でなく、このため、前記第３図に示す装置の
処理形態と同様吸着ガスによる悪影響が生じて安
定な基板処理性能（エツチング性能）が得られな
い。一方、第５図に示す処理形態に関しては、予
備真空室２ａおよび同２ｂ内に複数の基板を導入
又は回収する方式であるから、予備真空室２ａお
よび同２ｂ内の容積が大きくなり、このため基板
の出入後予備真空室２ａおよび同２ｂを真空排気
するに際し、予備真空室２ａおよび同２ｂの壁面
からの吸着ガスの放出量が著しく増大する（ガス
放出量は真空室内の表面積に比例し、大気開放時
間に反比例する）。このため、ガス放出量の悪影
響が無視できる程度になるまで真空排気を行うに
は真空排気開始後20〜30分を要する。かかる長時
間の真空排気を不可欠とすることは真空処理装置
の処理能力の阻害要因となる。

またこれら第３図から第５図までの真空処理装
置において、基板の処理態様を変更する場合には
処理室１内の部品等の構成部材や処理室１自体の
構造を変更しなければならない場合が生じる。

かかる場合、とりわけ第４図および第５図のよ
うに、処理室１に隣接して予備真空室２ａおよび
同２ｂや真空搬送室４が専用的に設置され、かつ
真空中での基板の受け渡し機構（図示せず）が各
室に分散している場合は、搬送機構や処理室１の
変更に際し、複数かつ面倒な調整作業をしなけれ
ばならない。このような調整作業を回避する観点
から一般に真空処理装置が用途別の専用型となり
がちであり、これが多目的用途への大きな障害と
なつていた。

本発明は上記従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的は、大気進入による
処理室の汚染を確実に防止でき、さらに優れた真
空排気の処理能力を有し、かつ基板処理態様の変
更に対しても容易に対処できる多目的用途に使用
可能な真空処理装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために次のように
構成されている。すなわち、本発明は、各々真空
排気系を有する予備真空室と真空搬送室と処理室
とを備え大気中から基板を一枚毎、該予備真空室
に挿入し、該基板を該真空搬送室を経由して該処
理室に搬送し、該基板を該処理室で真空処理した
のち、再び該基板を該真空搬送室を経由して該予
備真空室に戻し、該予備真空室より該基板を大気
中に取出す真空処理装置において、前記予備真空
室および処理室は、前記真空搬送室の壁面に形成
された一対の設置穴部に着脱自在に設けられ、該
穴部を大気側から気密に覆う各別の容器部と、真
空搬送室の室内側から該容器部に対向状態で進退
移動自在に設けられ、その進出移動によつて該容
器部を真空搬送室から隔絶して気密な室空間を形
成する各別の基板載置部とによつて構成されてお
り、また該基板載置部には、載置される基板を搬
送経路位置に移動する基板移動機構を設けた真空
処理装置である。

（作用） 上記構成からなる本発明において、基板の真空
処理に際し、予備真空室と真空搬送室と処理室間
の基板の出入および搬送動作は次のように行われ
る。まず、例えば、処理室および予備真空室の基
板載置部を進出移動状態にして予備真空室と真空
搬送室と処理室とを気密隔絶し、真空排気系を動
作して真空搬送室と処理室を真空排気する。

同時に、予備真空室の容器部を取り外し基板載
置部に基板を載置して前記取り外した容器部を気
密に装着する。このようにして、外部から予備真
空室への基板導入が完了する。次に真空排気系を
動作させて予備真空室の真空排気を行い、この予
備真空室とすでに真空排気がされている真空搬送
室および処理室がそれぞれ所定の真空状態となつ
たときに、予備真空室および処理室の各基板載置
部を後退移動する。この後退移動によつて真空搬
送室と予備真空室および処理室との隔絶状態が解
除される。次に、基板リフトおよび基板搬送機構
を動作させて、まず予備真空室用の基板載置部に
載置されている基板を基板リフトにより搬送経路
位置に移動し、次に、この基板を基板搬送機構に
より例えば処理室用の基板載置部の直上位置へ搬
送する。そして、この基板搬送の終了時に基板リ
フトを動作させてその基板を処理室の基板載置部
に載置する。次に各基板載置部を進出移動するこ
とで予備真空室と真空搬送室と処理室とは再び気
密隔絶状態となり、真空処理室内において基板の
真空処理が行われる。これと同時に、予備真空室
においては前述したのと同様の操作により次の基
板が導入され、予備真空室内の真空排気が行われ
る。次に、処理室内での基板の真空処理が完了し
たときには処理室の基板載置部を後退移動し、さ
らに基板リフトを動作して真空処理済みの基板を
搬送経路位置に移動する。

一方、予備真空室の基板載置部も予備真空室の
真空排気後に後退移動が行われ、かつ基板リフト
の動作により前記予備真空室の基板が搬送経路位
置に移動されている。この状態で基板搬送機構の
搬送動作が行われ真空処理済みの基板と未処理の
基板との位置交換が行われる。次に、基板リフト
を動作させてそれぞれの基板を対応する基板載置
部に載置する。この結果、処理室用の基板載置部
には未処理基板が載置され、予備真空室用の基板
載置部には真空処理済みの基板が載置される。

次に、各基板載置部を進出移動することによ
り、予備真空室と真空搬送室と処理室とが再び気
密隔絶され、処理室内においては未処理基板の真
空処理が行われ、その一方、予備真空室では容器
部の取り外しにより真空処理済み基板の取り出し
および外部からの未処理基板の導入が行われる。

そして、取り外した容器部の再装着を行い、排
気系を動作させて予備真空室の真空排気が行われ
る。このように、予備真空室への基板導入から真
空処理済み基板の取り出しに至る一連の手順を繰
り返すことにより、次々に基板の真空処理が達成
されるのである。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明
する。第１図には本発明に係る実施例の断面構成
が示され、真空搬送室５２の頂壁５には任意間隔
離れた位置に一対の設置穴６および同７が穿設さ
れている。そして、この設置穴６を覆うようにし
て頂壁５の外側には容器部としての処理容器８が
着脱自在に取り付けられている。この処理容器８
と前記頂壁５の当接面間にはシール部材９が介設
され処理容器８の内部と外部（大気）との気密が
維持されている。

一方、設置穴６の下面側には前記処理容器８と
対向させて処理基板載置部１０が設けられてい
る。この処理基板載置部１０は平板状の気密板１
１と、この気密板１１の上面から起立し前記設置
穴６に挿通している筒壁１２と、気密板１１の下
面から垂設されたパイプ状の駆動軸１５とからな
る。

この駆動軸１５は真空搬送室５２の底壁１３の
挿通孔１４をシール部材４２を介して気密に挿通
し下外方に突出している。筒壁１２の内部には第
１の電極１６が前記処理基板載置部１０の中心孔
に嵌合し気密板１１に立設状態で載置されてい
る。第１の電極１６の上面には凹部１７が形成さ
れており、この凹部を覆うような格好で第１の電
極１６の上面に基板１８ａが載置されている。

また、凹部１７には押し上げ板１９が収容され
ており、この押し上げ板１９の中心部からは押し
上げ棒２０が第１の電極１６の中心孔を貫通して
外方に突出している。この押し上げ板１９と押し
上げ棒２０とによつて処理基板リフト２１が構成
される。前記押し上げ棒２０の下方部は図示され
ていない上下駆動機構に連結されており、この上
下駆動機構を動作することにより基板１８ａを上
方へ押し上げ可能となつている。

また、前記処理基板載置部１０の駆動軸１５も
図示されていない上下駆動機構に連結されてお
り、この上下駆動機構を動作し、例えば、処理基
板載置部１０を上方へ移動することにより第１図
の如く、該処理基板載置部１０と処理容器８との
間に処理室１としての空間部が形成される。

この場合、気密板１１の外周上面部にはシール
部材２２が嵌め込まれており、このシール部材２
２によつて頂壁５の内面（下面）と気密板１１と
の気密圧接が達成される。また、真空搬送室５２
と処理室１との気密隔絶を図るために、気密板１
１と第１の電極１６間および第１の電極１６の中
心孔壁と押し上げ棒２０との間にそれぞれシール
部材２３が介設されている。そして、前記第１の
電極１６は高周波電源２４に接続されている。

一方、前記処理容器８側には基板１８ａに対向
させて第２の電極２５が配設されており、この第
２の電極２５には図示されていない電源から直流
電圧が印加されている。このように直流電圧を印
加する第２の電極２５を設けるのは基板１８ａに
入射するイオンのエネルギを制御するためであ
る。この第２の電極２５にはガスの導入系２６が
接続されており、導入されたガスは第２の電極２
５に設けられた複数の穴から基板１８ａに向けて
噴出するようになつている。

さらに、処理容器８には排気ポート２７と、バ
ルブ２８と、真空ポンプ２９と、真空ゲージ３０
とにより構成される第１の排気系３１が連結され
ている。この第１の排気系３１の真空ポンプ２９
として、例えば、油回転ポンプ、メカニカルルー
ツブロアポンプ、油拡散ポンプ、ターボモレキユ
ラーポンプ、クライオポンプのいずれかのポンプ
又はこれらの組み合わせからなる複数のポンプが
使用される。また必要に応じ、この第１の排気系
３１の構成要素として処理室１内の圧力を一定に
制御するための可変コンダクタンスを処理室１と
真空ポンプ２９間に設けてもよく、また有害ガス
成分を除去するトラツプを真空ポンプ２９の前後
に設けてもよい。

他方、前記設置穴７の上面側には該設置穴７を
覆う予備真空容器３２がシール部材３３を介して
気密にかつ着脱自在に装着されている。また、設
置穴７の下面側には前記処理基板載置部１０とほ
ぼ同様な予備真空基板載置部３４が上下駆動機構
（図示せず）に連係して上下動（進退）自在に設
けられている。そして、予備真空基板載置部３４
が上方に移動し、予備真空基板載置部３４の気密
板３５と頂壁５の下面とがシール部材２２ａを介
して気密に当接することにより、予備真空基板載
置部３４と予備真空容器３２間に予備真空室２と
しての空間部が形成される。

前記予備真空基板載置部３４の筒壁３６上面に
は基板載置面が形成され、この基板載置面に外部
から導入された基板１８ｂが載置される。また、
筒壁３６の内部には前記処理基板リフト２１と同
様な予備真空基板リフト３７が上下駆動可能に設
けられている。そして、予備真空室２と外部（大
気）との気密を図るために、予備真空基板載置部
３４の駆動軸３８と予備真空基板リフト３７の押
し上げ棒３９との間にシール部材４０が介設さ
れ、また、真空搬送室５２と外気との気密を図る
ために、真空搬送室５２の底壁１３に設けられた
挿通孔４１と駆動軸３８との間にシール部材４２
が介設されている。また、真空搬送室５２および
予備真空室２にはバルブ４３および同４４と、真
空ポンプ４５と、排気ポート５３と、真空ゲージ
４６とからなる第２の排気系４７が連結されてお
り、前記バルブ４３および同４４を開閉制御する
ことにより、真空搬送室５２と予備真空室２とを
個別に又は同時に真空排気ができるようになつて
いる。前記真空ポンプ４５としては、前記予備真
空室２内の真空排気を迅速に行うため、排気速度
の大きい油拡散ポンプ、クライオポンプ、ターボ
モレキユラーポンプ等が使用される。

また、真空搬送室５２内には予備真空基板載置
部３４および処理基板載置部１０を下方に移動さ
せた状態で、予備真空基板載置部３４の直上位置
から処理基板載置部１０の直上位置へ基板１８ｂ
を搬送する基板搬送機構４８が設けられている。

この基板搬送機構４８は搬送ベルト、直線移動
フオーク、回転アーム等の公知の手段により構成
される。さらに、真空搬送室５２には基板搬送の
中継場所として機能する中継ステージ５０が設け
られている。

ところで、真空搬送室５２の外部近傍位置には
複数の基板１８を収容可能な基板ホルダ３が上下
動自在に設けられており、また、基板ホルダ３の
近傍位置には基板搬送機構４９が設けられてい
る。

この基板搬送機構４９は前記真空搬送室５２内
に設けられている基板搬送機構４８と同様な構成
になつている。この基板搬送機構４９は予備真空
容器３２を取り外した状態で基板ホルダ３から基
板１８を取り出し、この取り出した基板１８を予
備真空基板載置部３４に載置するものである。

本実施例の装置は上記のように構成されてお
り、以下、その作用を第１図および第２図に基づ
いて説明する。第１図の状態においては、処理基
板載置部１０および予備真空基板載置部３４は上
方移動（進出移動）位置にあり、処理室１と予備
真空室２と基板搬送室４とはそれぞれ気密隔絶状
態にある。そして、第１の排気系３１および第２
の排気系４７の排気動作により、処理室１と予備
真空室２と基板搬送室４とは高真空状態にある。

このような高真空環境下において、処理室１内
で基板１８ａのドライエツチング処理等が行われ
る。すなわち、処理室１内にはガスの導入系２６
を介してハロゲン化炭素を主体としたガスが導入
されており、一方、第１の電極１６には高周波電
力が印加され、また、第２の電極２５には直流電
圧が印加される。この結果、導入されたガスはプ
ラズマ状態となり、活性化した励起状態の原子や
分子が基板１８ａに作用し周知の挙動により目的
とするドライエツチング処理等の真空処理が行わ
れるのである。

このように処理室１内での基板１８ａの真空処
理が完了した後に、処理基板載置部１０の下方移
動（後退移動）が行われる。そして、第２図に示
すように、処理基板リフト２１を上方に移動し、
真空処理済みの基板１８ａを基板搬送経路位置Ｈ
まで押し上げる。一方、予備真空室２が所定の真
空圧となつたときに、予備真空基板載置部３４の
下方移動と予備真空基板リフト３７の上方移動が
行われており、基板１８ｂも基板搬送経路位置Ｈ
まで押し上げ状態にある。この状態において、基
板搬送機構４８の搬送動作が行われ、基板１８ａ
および同１８ｂは、まず、中継ステージ５０に搬
送される。そして、この中継ステージ５０から基
板１８ａは予備真空基板リフト３７に搬送され、
また、基板１８ｂは処理基板リフト２１に搬送さ
れる。つまり、基板１８ａと基板１８ｂとの交換
が行われるのである。この基板交換後、処理基板
リフト２１および予備真空基板リフト３７の下方
移動が行われ基板１８ａは予備真空基板載置部３
４に載置され、また、基板１８ｂは第１の電極１
６の上に載置される。次に、処理基板載置部１０
および予備真空基板載置部３４の上方移動が行わ
れ、第１図に示すように、処理室１と予備真空室
２と真空搬送室５２との気密隔絶が行われる。

この状態で、処理室１では基板１８ｂの真空処
理が行われるが、その一方、予備真空室２におい
ては、予備真空容器３２が取り外され、さらに予
備真空基板リフト３７の上下動および基板搬送機
構４９の搬送移動が行われ、真空処理済み基板１
８ａの搬出と、基板ホルダ３から次の基板１８の
搬入が達成される。そして、この未処理基板１８
が予備真空基板載置部３４に載置された後に予備
真空容器３２が再装着され、第２の排気系４７の
排気動作により予備真空室２の真空排気が行われ
る。このように未処理基板１８の予備真空室２へ
の導入から真空処理済み基板の取り出しに至る一
連のプロセスを繰り返すことにより、複数の基板
の真空処理が順次自動的に行われるのである。

この場合、処理室１および真空搬送室５２の真
空圧が常時真空ゲージ３０および同４６によつて
検出されており、真空圧が低下した場合にはその
都度第１の排気系３１および第２の排気系４７を
排気動作させて前記真空圧を常時最適圧力に保つ
のである。

上記のように、本実施例によれば、予備真空室
２に基板を出入する際には、該予備真空室２と真
空搬送室４および処理室１とは完全に隔絶されて
おり、しかも外部に対する基板の出入口は予備真
空室２のみの１個所に限定されるから、この基板
の外部に対する出入によつて処理室１および真空
搬送室５２が大気侵入によつて汚染されるという
ことがない。また、予備真空室２は基板を１枚収
容するに必要な容積でよいから、非常に小空間と
することができる。したがつて、予備真空室２の
真空排気時間を短縮することが可能となり、基板
処理の作業能率を改善でき、半導体基板製造の量
産を図る上で有利である。さらに、予備真空室２
と処理室１間を基板搬送する基板搬送機構４８は
予備真空室２および処理室１の各室内に分散配置
することなく、真空搬送室５２内に一括して配置
されているので、全体の装置構成を大幅に簡易化
でき、また、各室内に分散配置した基板搬送機構
を相互に調整しなければならないという従来の複
雑かつ面倒な作業から解放されるという利益があ
る。さらに、処理室１の処理容器８は着脱自在に
構成されているから、基板の真空処理の態様を変
更する場合には、それに対応する処理容器８を装
着すればよく、したがつて、従来例の複雑かつ面
倒な作業を要することなく基板処理態様の変更に
伴う装置変更を極めて容易に行うことができる。
その場合、処理室１の真空排気時には該処理室１
内と大気との圧力差によつて処理容器８は取り付
け面に押圧保持されるので、処理容器８の装着機
構の機械的構成を簡易化することが可能となる。
そして、この処理室１の変更や処理室１の保守点
検等は該処理室１を予備真空室２および真空搬送
室５２と隔絶状態で行われるから、その変更や点
検作業の完了後に装置全体を稼動可能な真空状態
に回復する時間を短くできるという利点がある。

なお、上記実施例では第１の電極１６に高周波
電力を印加し、第２の電極２５に直流電圧を印加
しているが、これを逆にし、第１の電極１６に直
流電圧を印加し、第２の電極に高周波電力を印加
するようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上説明したような構成と作用とを有
しているので、予備真空室における基板の出入に
よつて処理室や基板搬送室が大気侵入により汚染
されるということがなく、したがつて再現性のよ
い極めて高品質の基板真空処理を達成できる。

また、予備真空室は小型に、つまり、室内の容
積を小さく構成しており、しかも外部に対する基
板の出入個所は１個所のみであるから、予備真空
室の真空排気の時間短縮および処理室の真空圧の
低下防止を図ることが可能となり、これにより、
基板処理の作業能率の改善を行うことができる。

さらに、処理室の処理容器を交換することによ
り処理室の変更を極めて容易に行うことが可能と
なり、これにより、本発明の装置を多目的用途に
効果的に活用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る一実施例の構成を示す断
面図、第２図は本実施例の作用を示す断面図、第
３図乃至第５図は従来例の装置構成図である。 １……処理室、２，２ａ，２ｂ……予備真空
室、３……基板ホルダ、４……基板搬送室、５…
…頂壁、６，７……設置穴、８……処理容器、９
……シール部材、１０……処理基板載置部、１１
……気密板、１２……筒壁、１３……底壁、１４
……挿通孔、１５……駆動軸、１６……第１の電
極、１７……凹部、１８，１８ａ，１８ｂ……基
板、１９……押し上げ板、２０……押し上げ棒、
２１……処理基板リフト、２２，２２ａ，２３…
…シール部材、２４……高周波電源、２５……第
２の電極、２６……ガスの導入系、２７……排気
ポート、２８……バルブ、２９……真空ポンプ、
３０……真空ゲージ、３１……第１の排気系、３
２……予備真空容器、３３……シール部材、３４
……予備真空基板載置部、３５……気密板、３６
……筒壁、３７……予備真空基板リフト、３８…
…駆動軸、３９……押し上げ棒、４０……シール
部材、４１……挿通孔、４２……シール部材、４
３，４４……バルブ、４５……真空ポンプ、４６
……真空ゲージ、４７……第２の排気系、４８，
４９……基板搬送機構、５０……中継ステージ、
５１ａ〜５１ｉ……バルブ、５２……真空搬送
室、５３……排気ポート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々真空排気系を有する予備真空室と真空搬
   送室と処理室とを備え、大気中から基板を一枚
   毎、該予備真空室に挿入し、該基板を該真空搬送
   室を経由して該処理室に搬送し、該基板を該処理
   室で真空処理したのち、再び該基板を該真空搬送
   室を経由して該予備真空室に戻し、該予備真空室
   より該基板を大気中に取出す真空処理装置におい
   て、前記予備真空室および処理室は、前記真空搬
   送室の壁面に形成された一対の設置穴部に着脱自
   在に設けられ、該穴部を大気側から気密に覆う各
   別の容器部と、真空搬送室の室内側から該容器部
   に対向状態で進退移動自在に設けられ、その進出
   移動によつて該容器部を真空搬送室から隔絶して
   気密な室空間を形成する各別の基板載置部とによ
   つて構成されており、また該基板載置部には、載
   置される基板を搬送経路位置に移動する基板移動
   機構を設けるとともに真空搬送室内に該移動機構
   によつて搬送経路位置に移動された基板を所定位
   置に搬送する基板搬送機構を設けたことを特徴と
   する真空処理装置。 ２ 処理室を形成する基板載置部に直流ないし交
   流電力が印加される電極を設けたことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の真空処理装置。